MPE Home Metamath Proof Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  txindis Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem txindis 23521
Description: The topological product of indiscrete spaces is indiscrete. (Contributed by Mario Carneiro, 14-Aug-2015.)
Assertion
Ref Expression
txindis ({∅, 𝐴} ×t {∅, 𝐵}) = {∅, (𝐴 × 𝐵)}

Proof of Theorem txindis
Dummy variables 𝑥 𝑤 𝑦 𝑧 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 neq0 4315 . . . . . . 7 𝑥 = ∅ ↔ ∃𝑦 𝑦𝑥)
2 indistop 22889 . . . . . . . . . . 11 {∅, 𝐴} ∈ Top
3 indistop 22889 . . . . . . . . . . 11 {∅, 𝐵} ∈ Top
4 eltx 23455 . . . . . . . . . . 11 (({∅, 𝐴} ∈ Top ∧ {∅, 𝐵} ∈ Top) → (𝑥 ∈ ({∅, 𝐴} ×t {∅, 𝐵}) ↔ ∀𝑦𝑥𝑧 ∈ {∅, 𝐴}∃𝑤 ∈ {∅, 𝐵} (𝑦 ∈ (𝑧 × 𝑤) ∧ (𝑧 × 𝑤) ⊆ 𝑥)))
52, 3, 4mp2an 692 . . . . . . . . . 10 (𝑥 ∈ ({∅, 𝐴} ×t {∅, 𝐵}) ↔ ∀𝑦𝑥𝑧 ∈ {∅, 𝐴}∃𝑤 ∈ {∅, 𝐵} (𝑦 ∈ (𝑧 × 𝑤) ∧ (𝑧 × 𝑤) ⊆ 𝑥))
6 rsp 3225 . . . . . . . . . 10 (∀𝑦𝑥𝑧 ∈ {∅, 𝐴}∃𝑤 ∈ {∅, 𝐵} (𝑦 ∈ (𝑧 × 𝑤) ∧ (𝑧 × 𝑤) ⊆ 𝑥) → (𝑦𝑥 → ∃𝑧 ∈ {∅, 𝐴}∃𝑤 ∈ {∅, 𝐵} (𝑦 ∈ (𝑧 × 𝑤) ∧ (𝑧 × 𝑤) ⊆ 𝑥)))
75, 6sylbi 217 . . . . . . . . 9 (𝑥 ∈ ({∅, 𝐴} ×t {∅, 𝐵}) → (𝑦𝑥 → ∃𝑧 ∈ {∅, 𝐴}∃𝑤 ∈ {∅, 𝐵} (𝑦 ∈ (𝑧 × 𝑤) ∧ (𝑧 × 𝑤) ⊆ 𝑥)))
8 elssuni 4901 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑥 ∈ ({∅, 𝐴} ×t {∅, 𝐵}) → 𝑥 ({∅, 𝐴} ×t {∅, 𝐵}))
9 indisuni 22890 . . . . . . . . . . . . . . 15 ( I ‘𝐴) = {∅, 𝐴}
10 indisuni 22890 . . . . . . . . . . . . . . 15 ( I ‘𝐵) = {∅, 𝐵}
112, 3, 9, 10txunii 23480 . . . . . . . . . . . . . 14 (( I ‘𝐴) × ( I ‘𝐵)) = ({∅, 𝐴} ×t {∅, 𝐵})
128, 11sseqtrrdi 3988 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑥 ∈ ({∅, 𝐴} ×t {∅, 𝐵}) → 𝑥 ⊆ (( I ‘𝐴) × ( I ‘𝐵)))
1312ad2antrr 726 . . . . . . . . . . . 12 (((𝑥 ∈ ({∅, 𝐴} ×t {∅, 𝐵}) ∧ (𝑧 ∈ {∅, 𝐴} ∧ 𝑤 ∈ {∅, 𝐵})) ∧ (𝑦 ∈ (𝑧 × 𝑤) ∧ (𝑧 × 𝑤) ⊆ 𝑥)) → 𝑥 ⊆ (( I ‘𝐴) × ( I ‘𝐵)))
14 ne0i 4304 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 (𝑦 ∈ (𝑧 × 𝑤) → (𝑧 × 𝑤) ≠ ∅)
1514ad2antrl 728 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (((𝑧 ∈ {∅, 𝐴} ∧ 𝑤 ∈ {∅, 𝐵}) ∧ (𝑦 ∈ (𝑧 × 𝑤) ∧ (𝑧 × 𝑤) ⊆ 𝑥)) → (𝑧 × 𝑤) ≠ ∅)
16 xpnz 6132 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ((𝑧 ≠ ∅ ∧ 𝑤 ≠ ∅) ↔ (𝑧 × 𝑤) ≠ ∅)
1715, 16sylibr 234 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (((𝑧 ∈ {∅, 𝐴} ∧ 𝑤 ∈ {∅, 𝐵}) ∧ (𝑦 ∈ (𝑧 × 𝑤) ∧ (𝑧 × 𝑤) ⊆ 𝑥)) → (𝑧 ≠ ∅ ∧ 𝑤 ≠ ∅))
1817simpld 494 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (((𝑧 ∈ {∅, 𝐴} ∧ 𝑤 ∈ {∅, 𝐵}) ∧ (𝑦 ∈ (𝑧 × 𝑤) ∧ (𝑧 × 𝑤) ⊆ 𝑥)) → 𝑧 ≠ ∅)
1918neneqd 2930 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (((𝑧 ∈ {∅, 𝐴} ∧ 𝑤 ∈ {∅, 𝐵}) ∧ (𝑦 ∈ (𝑧 × 𝑤) ∧ (𝑧 × 𝑤) ⊆ 𝑥)) → ¬ 𝑧 = ∅)
20 simpll 766 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (((𝑧 ∈ {∅, 𝐴} ∧ 𝑤 ∈ {∅, 𝐵}) ∧ (𝑦 ∈ (𝑧 × 𝑤) ∧ (𝑧 × 𝑤) ⊆ 𝑥)) → 𝑧 ∈ {∅, 𝐴})
21 indislem 22887 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 {∅, ( I ‘𝐴)} = {∅, 𝐴}
2220, 21eleqtrrdi 2839 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (((𝑧 ∈ {∅, 𝐴} ∧ 𝑤 ∈ {∅, 𝐵}) ∧ (𝑦 ∈ (𝑧 × 𝑤) ∧ (𝑧 × 𝑤) ⊆ 𝑥)) → 𝑧 ∈ {∅, ( I ‘𝐴)})
23 elpri 4613 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (𝑧 ∈ {∅, ( I ‘𝐴)} → (𝑧 = ∅ ∨ 𝑧 = ( I ‘𝐴)))
2422, 23syl 17 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (((𝑧 ∈ {∅, 𝐴} ∧ 𝑤 ∈ {∅, 𝐵}) ∧ (𝑦 ∈ (𝑧 × 𝑤) ∧ (𝑧 × 𝑤) ⊆ 𝑥)) → (𝑧 = ∅ ∨ 𝑧 = ( I ‘𝐴)))
2524ord 864 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (((𝑧 ∈ {∅, 𝐴} ∧ 𝑤 ∈ {∅, 𝐵}) ∧ (𝑦 ∈ (𝑧 × 𝑤) ∧ (𝑧 × 𝑤) ⊆ 𝑥)) → (¬ 𝑧 = ∅ → 𝑧 = ( I ‘𝐴)))
2619, 25mpd 15 . . . . . . . . . . . . . . 15 (((𝑧 ∈ {∅, 𝐴} ∧ 𝑤 ∈ {∅, 𝐵}) ∧ (𝑦 ∈ (𝑧 × 𝑤) ∧ (𝑧 × 𝑤) ⊆ 𝑥)) → 𝑧 = ( I ‘𝐴))
2717simprd 495 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (((𝑧 ∈ {∅, 𝐴} ∧ 𝑤 ∈ {∅, 𝐵}) ∧ (𝑦 ∈ (𝑧 × 𝑤) ∧ (𝑧 × 𝑤) ⊆ 𝑥)) → 𝑤 ≠ ∅)
2827neneqd 2930 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (((𝑧 ∈ {∅, 𝐴} ∧ 𝑤 ∈ {∅, 𝐵}) ∧ (𝑦 ∈ (𝑧 × 𝑤) ∧ (𝑧 × 𝑤) ⊆ 𝑥)) → ¬ 𝑤 = ∅)
29 simplr 768 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (((𝑧 ∈ {∅, 𝐴} ∧ 𝑤 ∈ {∅, 𝐵}) ∧ (𝑦 ∈ (𝑧 × 𝑤) ∧ (𝑧 × 𝑤) ⊆ 𝑥)) → 𝑤 ∈ {∅, 𝐵})
30 indislem 22887 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 {∅, ( I ‘𝐵)} = {∅, 𝐵}
3129, 30eleqtrrdi 2839 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (((𝑧 ∈ {∅, 𝐴} ∧ 𝑤 ∈ {∅, 𝐵}) ∧ (𝑦 ∈ (𝑧 × 𝑤) ∧ (𝑧 × 𝑤) ⊆ 𝑥)) → 𝑤 ∈ {∅, ( I ‘𝐵)})
32 elpri 4613 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (𝑤 ∈ {∅, ( I ‘𝐵)} → (𝑤 = ∅ ∨ 𝑤 = ( I ‘𝐵)))
3331, 32syl 17 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (((𝑧 ∈ {∅, 𝐴} ∧ 𝑤 ∈ {∅, 𝐵}) ∧ (𝑦 ∈ (𝑧 × 𝑤) ∧ (𝑧 × 𝑤) ⊆ 𝑥)) → (𝑤 = ∅ ∨ 𝑤 = ( I ‘𝐵)))
3433ord 864 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (((𝑧 ∈ {∅, 𝐴} ∧ 𝑤 ∈ {∅, 𝐵}) ∧ (𝑦 ∈ (𝑧 × 𝑤) ∧ (𝑧 × 𝑤) ⊆ 𝑥)) → (¬ 𝑤 = ∅ → 𝑤 = ( I ‘𝐵)))
3528, 34mpd 15 . . . . . . . . . . . . . . 15 (((𝑧 ∈ {∅, 𝐴} ∧ 𝑤 ∈ {∅, 𝐵}) ∧ (𝑦 ∈ (𝑧 × 𝑤) ∧ (𝑧 × 𝑤) ⊆ 𝑥)) → 𝑤 = ( I ‘𝐵))
3626, 35xpeq12d 5669 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝑧 ∈ {∅, 𝐴} ∧ 𝑤 ∈ {∅, 𝐵}) ∧ (𝑦 ∈ (𝑧 × 𝑤) ∧ (𝑧 × 𝑤) ⊆ 𝑥)) → (𝑧 × 𝑤) = (( I ‘𝐴) × ( I ‘𝐵)))
37 simprr 772 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝑧 ∈ {∅, 𝐴} ∧ 𝑤 ∈ {∅, 𝐵}) ∧ (𝑦 ∈ (𝑧 × 𝑤) ∧ (𝑧 × 𝑤) ⊆ 𝑥)) → (𝑧 × 𝑤) ⊆ 𝑥)
3836, 37eqsstrrd 3982 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝑧 ∈ {∅, 𝐴} ∧ 𝑤 ∈ {∅, 𝐵}) ∧ (𝑦 ∈ (𝑧 × 𝑤) ∧ (𝑧 × 𝑤) ⊆ 𝑥)) → (( I ‘𝐴) × ( I ‘𝐵)) ⊆ 𝑥)
3938adantll 714 . . . . . . . . . . . 12 (((𝑥 ∈ ({∅, 𝐴} ×t {∅, 𝐵}) ∧ (𝑧 ∈ {∅, 𝐴} ∧ 𝑤 ∈ {∅, 𝐵})) ∧ (𝑦 ∈ (𝑧 × 𝑤) ∧ (𝑧 × 𝑤) ⊆ 𝑥)) → (( I ‘𝐴) × ( I ‘𝐵)) ⊆ 𝑥)
4013, 39eqssd 3964 . . . . . . . . . . 11 (((𝑥 ∈ ({∅, 𝐴} ×t {∅, 𝐵}) ∧ (𝑧 ∈ {∅, 𝐴} ∧ 𝑤 ∈ {∅, 𝐵})) ∧ (𝑦 ∈ (𝑧 × 𝑤) ∧ (𝑧 × 𝑤) ⊆ 𝑥)) → 𝑥 = (( I ‘𝐴) × ( I ‘𝐵)))
4140ex 412 . . . . . . . . . 10 ((𝑥 ∈ ({∅, 𝐴} ×t {∅, 𝐵}) ∧ (𝑧 ∈ {∅, 𝐴} ∧ 𝑤 ∈ {∅, 𝐵})) → ((𝑦 ∈ (𝑧 × 𝑤) ∧ (𝑧 × 𝑤) ⊆ 𝑥) → 𝑥 = (( I ‘𝐴) × ( I ‘𝐵))))
4241rexlimdvva 3194 . . . . . . . . 9 (𝑥 ∈ ({∅, 𝐴} ×t {∅, 𝐵}) → (∃𝑧 ∈ {∅, 𝐴}∃𝑤 ∈ {∅, 𝐵} (𝑦 ∈ (𝑧 × 𝑤) ∧ (𝑧 × 𝑤) ⊆ 𝑥) → 𝑥 = (( I ‘𝐴) × ( I ‘𝐵))))
437, 42syld 47 . . . . . . . 8 (𝑥 ∈ ({∅, 𝐴} ×t {∅, 𝐵}) → (𝑦𝑥𝑥 = (( I ‘𝐴) × ( I ‘𝐵))))
4443exlimdv 1933 . . . . . . 7 (𝑥 ∈ ({∅, 𝐴} ×t {∅, 𝐵}) → (∃𝑦 𝑦𝑥𝑥 = (( I ‘𝐴) × ( I ‘𝐵))))
451, 44biimtrid 242 . . . . . 6 (𝑥 ∈ ({∅, 𝐴} ×t {∅, 𝐵}) → (¬ 𝑥 = ∅ → 𝑥 = (( I ‘𝐴) × ( I ‘𝐵))))
4645orrd 863 . . . . 5 (𝑥 ∈ ({∅, 𝐴} ×t {∅, 𝐵}) → (𝑥 = ∅ ∨ 𝑥 = (( I ‘𝐴) × ( I ‘𝐵))))
47 vex 3451 . . . . . 6 𝑥 ∈ V
4847elpr 4614 . . . . 5 (𝑥 ∈ {∅, (( I ‘𝐴) × ( I ‘𝐵))} ↔ (𝑥 = ∅ ∨ 𝑥 = (( I ‘𝐴) × ( I ‘𝐵))))
4946, 48sylibr 234 . . . 4 (𝑥 ∈ ({∅, 𝐴} ×t {∅, 𝐵}) → 𝑥 ∈ {∅, (( I ‘𝐴) × ( I ‘𝐵))})
5049ssriv 3950 . . 3 ({∅, 𝐴} ×t {∅, 𝐵}) ⊆ {∅, (( I ‘𝐴) × ( I ‘𝐵))}
519toptopon 22804 . . . . . . 7 ({∅, 𝐴} ∈ Top ↔ {∅, 𝐴} ∈ (TopOn‘( I ‘𝐴)))
522, 51mpbi 230 . . . . . 6 {∅, 𝐴} ∈ (TopOn‘( I ‘𝐴))
5310toptopon 22804 . . . . . . 7 ({∅, 𝐵} ∈ Top ↔ {∅, 𝐵} ∈ (TopOn‘( I ‘𝐵)))
543, 53mpbi 230 . . . . . 6 {∅, 𝐵} ∈ (TopOn‘( I ‘𝐵))
55 txtopon 23478 . . . . . 6 (({∅, 𝐴} ∈ (TopOn‘( I ‘𝐴)) ∧ {∅, 𝐵} ∈ (TopOn‘( I ‘𝐵))) → ({∅, 𝐴} ×t {∅, 𝐵}) ∈ (TopOn‘(( I ‘𝐴) × ( I ‘𝐵))))
5652, 54, 55mp2an 692 . . . . 5 ({∅, 𝐴} ×t {∅, 𝐵}) ∈ (TopOn‘(( I ‘𝐴) × ( I ‘𝐵)))
57 topgele 22817 . . . . 5 (({∅, 𝐴} ×t {∅, 𝐵}) ∈ (TopOn‘(( I ‘𝐴) × ( I ‘𝐵))) → ({∅, (( I ‘𝐴) × ( I ‘𝐵))} ⊆ ({∅, 𝐴} ×t {∅, 𝐵}) ∧ ({∅, 𝐴} ×t {∅, 𝐵}) ⊆ 𝒫 (( I ‘𝐴) × ( I ‘𝐵))))
5856, 57ax-mp 5 . . . 4 ({∅, (( I ‘𝐴) × ( I ‘𝐵))} ⊆ ({∅, 𝐴} ×t {∅, 𝐵}) ∧ ({∅, 𝐴} ×t {∅, 𝐵}) ⊆ 𝒫 (( I ‘𝐴) × ( I ‘𝐵)))
5958simpli 483 . . 3 {∅, (( I ‘𝐴) × ( I ‘𝐵))} ⊆ ({∅, 𝐴} ×t {∅, 𝐵})
6050, 59eqssi 3963 . 2 ({∅, 𝐴} ×t {∅, 𝐵}) = {∅, (( I ‘𝐴) × ( I ‘𝐵))}
61 txindislem 23520 . . 3 (( I ‘𝐴) × ( I ‘𝐵)) = ( I ‘(𝐴 × 𝐵))
6261preq2i 4701 . 2 {∅, (( I ‘𝐴) × ( I ‘𝐵))} = {∅, ( I ‘(𝐴 × 𝐵))}
63 indislem 22887 . 2 {∅, ( I ‘(𝐴 × 𝐵))} = {∅, (𝐴 × 𝐵)}
6460, 62, 633eqtri 2756 1 ({∅, 𝐴} ×t {∅, 𝐵}) = {∅, (𝐴 × 𝐵)}
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  ¬ wn 3  wi 4  wb 206  wa 395  wo 847   = wceq 1540  wex 1779  wcel 2109  wne 2925  wral 3044  wrex 3053  wss 3914  c0 4296  𝒫 cpw 4563  {cpr 4591   cuni 4871   I cid 5532   × cxp 5636  cfv 6511  (class class class)co 7387  Topctop 22780  TopOnctopon 22797   ×t ctx 23447
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1795  ax-4 1809  ax-5 1910  ax-6 1967  ax-7 2008  ax-8 2111  ax-9 2119  ax-10 2142  ax-11 2158  ax-12 2178  ax-ext 2701  ax-sep 5251  ax-nul 5261  ax-pow 5320  ax-pr 5387  ax-un 7711
This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 848  df-3an 1088  df-tru 1543  df-fal 1553  df-ex 1780  df-nf 1784  df-sb 2066  df-mo 2533  df-eu 2562  df-clab 2708  df-cleq 2721  df-clel 2803  df-nfc 2878  df-ne 2926  df-ral 3045  df-rex 3054  df-rab 3406  df-v 3449  df-sbc 3754  df-csb 3863  df-dif 3917  df-un 3919  df-in 3921  df-ss 3931  df-nul 4297  df-if 4489  df-pw 4565  df-sn 4590  df-pr 4592  df-op 4596  df-uni 4872  df-iun 4957  df-br 5108  df-opab 5170  df-mpt 5189  df-id 5533  df-xp 5644  df-rel 5645  df-cnv 5646  df-co 5647  df-dm 5648  df-rn 5649  df-res 5650  df-ima 5651  df-iota 6464  df-fun 6513  df-fn 6514  df-f 6515  df-fv 6519  df-ov 7390  df-oprab 7391  df-mpo 7392  df-1st 7968  df-2nd 7969  df-topgen 17406  df-top 22781  df-topon 22798  df-bases 22833  df-tx 23449
This theorem is referenced by: (None)
  Copyright terms: Public domain W3C validator